[发明专利]图像传感器模块和集成图像传感器模块的照明器

说明书

提供了非对称透镜，其具有减轻或消除图像传感器模块与集成图像传感器模块的照明器之间的视场失配的设计。简而言之，非对称透镜包括光轴和前表面，前表面包括在垂直于光轴的平面中的第一组法线轴(x，y)和沿着每条法线轴(x，y)的负曲率半径或正曲率半径。非对称透镜还包括后表面，该后表面包括在垂直于光轴的平面中的第二组法线轴(x'，y')和沿着每条法线轴(x'，y')的负曲率半径或正曲率半径，其中非对称透镜在非对称透镜的像平面的x轴和y轴的每一个上具有负屈光力或正屈光力。

技术领域

本发明涉及图像传感器模块，尤其涉及包括光学协调图像传感器视场和照明器视场的图像传感器模块。

背景技术

图像传感器用于各种设备，包括照相机、卫星、天文成像系统、监视系统、频谱分析设备和电信设备。图像传感器通常包括焦平面阵列和设置阵列视场的相关光学器件。例如，优化光学器件以实现焦平面阵列的整个表面上的视场。因此，图像传感器光学器件很大程度上取决于焦平面阵列几何形状。焦平面阵列最常呈现所需像素数的矩形格式。为了降低成本并提高制造效率，一些商业上可获得的图像传感器具有标准化的焦平面几何形状和提供各种视场选项的相关光学器件。

对于许多应用，商业上可获得的传感器模块的焦平面阵列几何形状和视场与其中包含图像传感器模块的设备的视场不成比例。图1总体上示出了图像传感器模块和集成该模块的设备之间不成比例的视场。如图1所示，图像传感器模块具有在水平、垂直和对角线方向上不同的矩形视场11。设备视场由圆圈表示，并且通常是各向同性的。图1中示出的视场失配呈现了若干问题，包括传感器模块未能对整个设备视场成像以及由一个或多个视场失配区域撞击传感器模块焦平面的杂散或反射光产生的伪像和/或噪声的引入。这些问题可能导致传感器模块丢失重要的检测事件和/或将伪像登记为有意义的检测事件，从而危及成像环境中的设备响应性变化。

发明内容

鉴于这些问题和缺点，提供了非对称透镜，其具有减轻或消除图像传感器模块与包含图像传感器模块的照明器之间的视场失配的设计。在一些实施例中，例如，本文描述的非对称透镜将图像传感器模块的视场改变为小于或等于集成传感器模块的照明器的接收角。简而言之，非对称透镜包括光轴和前表面，前表面包括在垂直于光轴的平面中的第一组法线轴(x， y)和沿着每条法线轴(x，y)的负曲率半径或正曲率半径。非对称透镜还包括后表面，该后表面包括在垂直于光轴的平面中的第二组法线轴(x'，y')和沿着每条法线轴(x'，y')的负曲率半径或正曲率半径，其中非对称透镜在非对称透镜的像平面的x轴和y轴的每一个中具有负屈光力或正屈光力。在一些实施例中，非对称透镜在x轴上具有正屈光力，在像平面的 y轴上具有负屈光力。

在另一方面，本文描述了用于与照明器集成的传感器模块。在一些实施例中，传感器模块包括图像传感器和包括光轴和非对称透镜的光学组件。非对称透镜包括前表面，该前表面包括在垂直于光轴的平面中的第一组法线轴(x，y)和沿着每条法线轴(x，y)的负曲率半径或正曲率半径。非对称透镜还包括后表面，该后表面包括在垂直于光轴的平面中的第二组法线轴(x'，y')和沿着每条法线轴(x'，y')的负曲率半径或正曲率半径，其中非对称透镜在非对称透镜的像平面的x轴和y轴的每一个中具有负屈光力或正屈光力。在一些实施例中，非对称透镜将图像传感器的视场改变为小于或等于集成传感器模块的照明器的接收角。

在另一方面，本文描述了集成传感器模块的照明器。照明器包括发光面和与照明器集成的传感器模块。传感器模块包括图像传感器和光学组件，光学组件包括光轴和非对称透镜。非对称透镜包括前表面，该前表面包括在垂直于光轴的平面中的第一组法线轴(x，y)和沿着每条法线轴(x，y)的负曲率半径或正曲率半径。非对称透镜还包括后表面，该后表面包括在垂直于光轴的平面中的第二组法线轴(x'，y')和沿着每条法线轴(x'，y')的负曲率半径或正曲率半径，其中非对称透镜在非对称透镜的像平面的x轴和y轴的每一个中具有负屈光力或正屈光力。如本文进一步描述的，根据照明器的视场要求，非对称透镜的负屈光力和正屈光力可以在像平面的x轴和y轴上独立地变化。

在下面的详细描述中进一步描述了这些和其他实施例。